컨테이너형 배터리 에너지 저장 시스템의 장점

 

솔직히 처음 만났을 때 꽤 불안했어요.컨테이너형 에너지 저장몇 년 전 프로젝트.

2021년 칭하이 태양광 발전 및 저장 프로젝트의 일이다. 발주처는 3개월 이내에 100MWh 에너지 저장 시스템의 구축 및 계통 연결을 요구했습니다. 기존의 스테이션- 기반 방법을 사용했다면 이는 거의 불가능한 작업이었을 것입니다. 그러나 고비사막에 20개 이상의 에너지 저장 컨테이너가 가지런히 배열되어 단 67일 만에 전력망 연결과 발전을 달성하는 것을 보면서 저는 이 기술적 접근 방식의 혁명적인 의미를 진정으로 이해했습니다.

모듈화는 간단해 보이지만 달성하기가 엄청나게 어렵습니다.

에너지 저장 산업에서는 "모듈화"라는 용어가 과도하게 사용되었습니다. 그러나 실제로 우리를 차별화하는 것은 배터리 셀 자체가 아니라 시스템 통합 기술인 경우가 많습니다.

CATL이나 BYD의 동일한 배터리 셀을 사용했지만 최종 배송 품질이 크게 다른 프로젝트를 너무 많이 보았습니다. 왜? 차이점은 공장 사전 제작 과정의 제어 능력에 있습니다.

작년에 우리는 허페이에 있는 Sungrow Power의 에너지 저장 시스템 생산 기지를 방문했습니다. 한 가지 세부 사항이 깊은 인상을 남겼습니다. 각 컨테이너는 공장을 떠나기 전에 72-시간의 완전 충전-충전-방전 테스트를 거칩니다. 이는 무작위 검사가 아닌 전체 검사입니다. 많은 소규모 제조업체에서는 이 작업도 수행할 수 없습니다. 비용은 엄청납니다.

따라서 누군가 저에게 에너지 저장 통합업체를 선택하는 방법을 묻는다면 저는 그 공장을 직접 방문하라는 조언을-합니다. 생산 라인의 자동화 수준, 테스트 프로세스의 엄격함, 작업자 작업의 표준화를 살펴보세요. 이러한 내용은 PowerPoint 프레젠테이션에서는 볼 수 없습니다.

진정한 모듈화는 단순히 장비를 컨테이너에 넣는 것이 아닙니다. 이는 품질 관리를 공장 단계까지 가져오는 것입니다.

컨테이너화된 에너지 저장은 얼마나 빠를 수 있나요?

2023년 말, 중국 동부의 한 성에서는 겨울철 피크 수요의 압박으로 인해 일련의 에너지 저장 및 피크 저감 프로젝트를 긴급하게 시작했습니다.{1}} 이미 10월 중순인-12월 15일까지 전력망에 연결되어야 했습니다.

제로에서 그리드 연결까지 두 달.

이는 전통적인 방법으로는 불가능했을 것입니다. 하지만 컨테이너화된 솔루션을 사용하는 방법은 다음과 같습니다.

전체 과정에서 -현장 건설 작업자의 최대 인원은 약 30명에 불과했습니다. 발전소 건물이었다면 토목팀만 해도 수백 명이 필요했을 것이다.

많은 주택 소유자는 처음에는 이러한 시간적 이점의 가치를 과소평가했습니다. 그러나 간단한 계산을 통해 명확해집니다. 당시 피크{1}}저축 보조금 정책에 따라 한 달 일찍 전력망에 연결했다면 100MWh 프로젝트에서 150만~200만 위안의 추가 수익을 얻을 수 있었을 것입니다. 여기에는 금융 비용 절감도 포함되지 않습니다.

에너지 저장 산업에서는 시간이 곧 돈입니다.

유연성과 관련하여 다음은 잠재적으로 놀라운-예입니다.

많은 사람들은 일단 에너지 저장 발전소가 건설되면 제자리에 고정될 것이라고 믿습니다. 반드시 그런 것은 아닙니다.

2022년에 내몽고에 있는 한 국영 기업의 풍력 및 에너지 저장 프로젝트가 계획 조정에 직면했습니다.{1} 원래의 에너지 저장 장소는 풍력 터빈을 위한 자리를 마련하기 위해 이전되어야 했습니다. 역- 기반 에너지 저장 시스템의 경우 이는 재앙이 되었을 것입니다.-철거하고 재건축하면 수천만 위안의 손실이 발생했을 것입니다.

그러나 컨테이너화된 솔루션이 사용되었기 때문에 최종 솔루션은 간단하고 간단했습니다. 여러 대의 대형 평상형 트럭을 사용하여 16개의 에너지 저장 컨테이너 전체를 3km 떨어진 새로운 현장으로 끌어올리고 운반한 후 다시 배선하고 디버깅했습니다. 전체 과정은 2주도 채 걸리지 않았습니다. 이 사건은 당시 업계 내 작은 범위로 퍼졌고 사람들은 아, 에너지 저장 자산을 이런 식으로 사용할 수 있다는 것을 깨달았습니다.

나중에 우리는 일부 금융 기관과 대화를 나눴고 그들은 "모바일 자산" 속성에 매우 관심을 보였습니다. 지상에 고정된 고정식 에너지 ​​저장 시설과 비교하여 컨테이너형 솔루션은 금융 임대 및 자산 유동화와 관련하여 보다 명확한 잔존 가치 평가 및 출구 전략을 제공합니다.

안전은 진지하게 논의해야 할 주제입니다.

특히 2021년 베이징에서 발생한 '4.16' 에너지 저장 발전소 폭발 이후 많은 사람들이 에너지 저장 안전에 대해 우려하고 있다는 것을 알고 있습니다. 그 사고로 인해 2명이 사망하고 소방관 1명이 사망했습니다. 업계 전체가 큰 대가를 치렀습니다.

그러나 한편, 해당 사고는 안전 기준의 포괄적인 업그레이드를 촉발하기도 했습니다. 2022년 이후 가동되는 컨테이너형 에너지저장 프로젝트는 이전과 완전히 다른 수준의 안전 구성을 갖췄다.

작년에 저는 한 프로젝트에서 소방 훈련을 참관했습니다. 컨테이너의 화재 진압 시스템이 의도적으로 작동되었습니다. 감지부터 경보, 소화제 방출까지 전체 과정이 30초도 채 걸리지 않았습니다.

안전은 결코 100% 보장되지 않습니다. 그러나 체계적인 설계와 중복성을 통해 위험을 허용 가능한 한도 내에서 제어할 수 있습니다.

현재 주류 관행은 무엇입니까?

• 첫 번째 레이어: 예방. 배터리 관리 시스템(BMS)은 각 셀의 전압, 온도, 내부 저항 변화를 실시간으로 모니터링합니다. 좋은 BMS는 열폭주가 발생하기 5~10분 전에 조기 경고를 발령할 수 있습니다. 이 시간 창이 중요합니다.
• 두 번째 레이어: 감지. 기존의 연기 및 온도 감지기 외에도 가연성 가스 감지기가 현재 널리 설치되어 있습니다. 배터리의 초기 열폭주로 인해 CO와 수소가 방출되며, 가스 감지 기능은 연기 감지기보다 2~3분 빨리 이상 현상을 감지할 수 있습니다.
• 세 번째 레이어: 화재 진압. 헵타플루오로프로판은 여전히 ​​사용되고 있지만 퍼플루오로헥사논이 빠르게 이를 대체하고 있습니다. 저는 개인적으로 퍼플루오로헥사논을 선호합니다.-화재 진압 효과는 비슷하지만 GWP 값이 헵타플루오로프로판의 일부에 불과하여 환경 성능이 훨씬 좋습니다.
• 네 번째 레이어: 격리. 이는 컨테이너화된 솔루션의 자연스러운 이점입니다. 각 컨테이너는 독립적인 내화-구역입니다. 하나의 용기가 연소되더라도 인접한 용기 사이에는 충분한 안전거리가 있어 연쇄반응을 방지할 수 있습니다.

경제학은 어떻게 계산하나요?

가장 자주 묻는 질문이지만 정해진 답변은 없습니다. 경제성은 애플리케이션 시나리오, 지역 및 비즈니스 모델에 따라 크게 다릅니다.

그러나 몇 가지 주요 관찰이 가능합니다.

현재 에너지 저장 분야에서 가장 수익성이 높은 응용 분야는 주파수 조절입니다. 광둥, 산시, 내몽골 등 성숙한 주파수 조정 시장이 있는 지역에서는 50MW/100MWh 주파수 조정 에너지 저장 프로젝트로 잠재적으로 연간 4천만~5천만 위안의 수익을 창출할 수 있습니다. 투자 규모는 약 3억~3억 5천만 위안이며, 고정 회수 기간은 6~7년입니다. 배터리 잔존가치를 고려하면 실제 수익률은 이보다 더 높다.

상업용 및 산업용 에너지 저장은 현재 매우 인기가 있지만 올바른 위치를 선택하는 것이 중요합니다. 광둥, 저장, 장쑤와 같이 최고-최저 가격 차이가 0.7RMB/kWh를 초과하는 지역에서는 상업용 및 산업용 에너지 저장이 실행 가능합니다. 저장성을 예로 들면, 상업용 및 산업용 애플리케이션의 최고-최저 가격 차이는 일반적으로 0.8-0.9 RMB이며 적절한 부하 곡선을 갖춘 경우 투자 회수 기간은 5~6년에 달할 수 있습니다. 그러나 허난(河南), 산둥(山둥) 등 성수기 가격 차이가 작은 지역에서는 경제성이 좋지 않다.

솔직하게 말하면, 새로운 에너지원에 대한 의무적인 에너지 저장 할당은 현재 정책에 따라 이루어지며-경제적 실행 가능성은 일반적으로 낮습니다. 할당 비율이 10~20%이고 사용 시간이 2시간이면 연간 사용 시간은 3~400시간에 불과해 수익 창출이 어려울 수 있습니다. 그러나 이는 그리드 연결의 임계값이며 다른 방법은 없습니다.

중국 화학 및 물리 전력원 산업 협회의 데이터에 따르면 2023년에 중국에서는 20GW/40GWh 이상의 새로운 에너지 저장 프로젝트가 운영되었으며, 80% 이상이 컨테이너형 솔루션을 채택했습니다. 이 비율 자체는 시장 선택을 반영합니다.

이제 액체 냉각은 대규모 에너지 저장 프로젝트의 표준 방식이-되었습니다.

액체 냉각에 대한 논쟁은 대체로 끝났습니다. 2년 전 사람들은 공랭식과 액체 냉각 중 어느 쪽이 더 나은지에 대해 논쟁을 벌였습니다. 이제 논쟁은 사실상 끝났습니다. 그 이유는 간단합니다. 배터리 셀 용량이 증가하고(280Ah에서 314Ah로, 현재 560Ah가 양산 중), 에너지 밀도가 증가하고 발열도 증가하기 때문입니다. 공기 냉각만으로는 따라갈 수 없습니다.

액체 냉각의 이점은 직접적입니다.

물론 액체 냉각에는 -높은 비용, 시스템 복잡성, 누출 위험이라는 단점도 있습니다. 그러나 모든 것을 고려하면 3MWh 이상의 대용량 컨테이너의 경우 액체 냉각의 이점이 비용보다 더 큽니다.

2024년에 출시된 CATL의 Tianheng 에너지 저장 시스템은 고급 액체 냉각 기술을 사용하여 단일 20피트 컨테이너에서 6.25MWh를 달성합니다. 이 에너지 밀도는 3년 전에는 상상도 할 수 없었던 일이었습니다.

컨테이너형 에너지 저장 분야의 여러 동향

추세 1: 용량 증가 추세는 계속될 것입니다.

20피트 배터리 케이스는 2MWh에서 3.5MWh로 성장한 뒤 5MWh로 성장했고, 선도 기업들은 이제 6MWh+ 제품을 추진하고 있습니다. 40피트 케이스에서 10MWh를 달성하는 것은 불가능하지 않습니다.

추세 2: 기술적 "혁명"이 셀에서 시스템으로 이동하고 있습니다.

셀 부문은 이미 고도로 균질화되어 있으며 인산철리튬 배터리의 선두 공급업체는 소수에 불과합니다. 미래의 차별화된 경쟁은 시스템 통합 기능-열 관리, 안전 설계, 지능형 운영 및 유지 관리, 전체 수명 주기 비용 최적화에 더 중점을 둘 것입니다.

추세 3: 나트륨 배터리가 시장에 출시되지만 기존 주문을 방해하지는 않습니다.

나트륨{0}}이온 배터리는 실제로 저렴하고 저온 성능도 더 좋습니다.- 그러나 에너지 밀도와 사이클 수명은 현재 인산철리튬보다 열등합니다. 내 판단으로는 나트륨 배터리가 에너지 밀도 요구 사항이 낮은 비용-민감한 시나리오(예: 북부 지역의 피크-절감 에너지 저장)에서 특정 시장 점유율을 확보할 수 있지만 3~5년 내에 리튬 배터리의 지배적 위치를 흔들지는 않을 것으로 판단됩니다.

추세 4: 운영 및 유지 관리는 "휴먼 웨이브" 접근 방식에서 지능형 시스템으로 전환됩니다.

현재 많은 에너지 저장 발전소는 여전히 수동 검사에 의존하고 있으며 이는 비효율적이고 비용이 많이 듭니다. 앞으로는 디지털트윈, AI진단, 예측정비 등을 통해 운영·정비 모델이 근본적으로 변화하게 될 것이다. 일부 회사는 이미 이 분야를 탐색하여 유망한 결과를 얻고 있습니다.

컨테이너형 에너지 저장 장치가 주류가 되는 이유는 무엇입니까?

제가 이해하는 바는 이것이 본질적으로 에너지 저장 산업을 변화시키는 "산업화된 사고방식"을 나타낸다는 것입니다.

복잡한 시스템 엔지니어링을 표준화된 제품으로 전환하고, -현장 불확실성을 제어 가능한 공장 환경으로 전환하고, 일회성 자산을 -재사용 가능한 모바일 모듈로 변환-하는 이러한 아이디어는 실제로 다른 제조 산업의 개발 패턴과 일치합니다.

물론 컨테이너화된 솔루션이 완벽하지는 않습니다. 초대형-규모-규모 프로젝트(예: GWh{3}}수준 프로젝트)의 경제성은 여전히 ​​최적화가 필요하고 극한 환경에 대한 적응성은 개선의 여지가 있으며 안전 시스템은 지속적인 반복이 필요합니다.

하지만 방향은 맞습니다. 나는 점점 더 이것을 확신하고 있습니다.

다음에는 기회가 된다면 에너지 저장 프로젝트의 개발 및 운영에 있어서의 '함정'에 대해 더 많이 쓰고 싶습니다.-결국 장점만 살펴보는 것만으로는 충분하지 않습니다. 함정을 피하는 방법을 아는 것도 똑같이 중요합니다.